Desarrollo de catalizadores trimetálicos a base de sulfuros de Co-Ni- Mo mediante descomposición térmica de tiomolibdato de tetrabutilamonio y su aplicación en la hidrodesulfuración del dibenzotiofeno

Abstract

Transition Metal Sulfides (TMS) play a very important role in the oil refining industry. Due to their resistance to poisoning, TMS-based catalysts exhibit the ability to remove heteroatoms, such as S, N, O, in the presence of hydrogen. Hydrodesulfurization (HDS) of organic molecules, for example thiophenes, benzothiophenes and dibenzothiophenes, is generally carried out using catalysts that have Mo and W sulfides as their active phase, generally supported on ?-alumina, and promoted by group VIII elements like Co and Ni. However, the use of unsupported catalysts is a good alternative to investigate the role of the active phase in the mechanism of HDS reactions. In the present work, the synthesis of trimetallic sulfides based on CoNixMoC was performed, adding 2.5 wt% and 5.5 wt% of Ni. Additionally, a CoMoC bimetal catalyst was prepared, which was used as a reference to compare the effect of Ni addition. The catalysts were obtained by thermal decomposition of the tetrabutylammonium thiomolybdate precursor with Co and Ni. The purpose of using this precursor was to obtain catalysts with residual carbon from the alkyl chain, since the beneficial effect of carbon on the catalytic activity of this type of materials has been reported in several articles. The precursors were characterized by thermogravimetric analysis (TGA) to study their thermal decomposition. After their synthesis, the catalysts were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and evaluated in the HDS reaction of the dibenzothiophene (DBT) model molecule.

Los sulfuros de metales de transición (TMS por sus siglas en inglés) juegan un papel muy importante en la industria de refinación del petróleo. Debido a su resistencia al envenenamiento, los catalizadores basados en TMS exhiben la capacidad para la remoción de heteroátomos, tales como S, N, O, en presencia de hidrógeno. La hidrodesulfuración (HDS) de moléculas orgánicas, por ejemplo tiofenos, benzotiofenos y dibenzotiofenos, se lleva a cabo generalmente utilizando catalizadores que tienen como fase activa a sulfuros de Mo y W, generalmente soportados en ?-alúmina, y promovidos por elementos del grupo VIII como el Co y el Ni. Sin embargo, el uso de catalizadores no soportados es una buena alternativa para investigar el papel de la fase activa en el mecanismo de las reacciones HDS. En el presente trabajo, se realizó la síntesis de sulfuros trimetálicos a base de CoNixMoC, adicionando 2.5%p y 5.5%p de Ni. Adicionalmente se preparó un catalizador bimetálico CoMoC, el cual se utilizó como referencia para comparar el efecto de la adición del Ni. Los catalizadores se obtuvieron por medio de la descomposición térmica del precursor tiomolibdato de tetrabutilamonio con Co y Ni. La finalidad de utilizar este precursor fue obtener catalizadores con carbono residual proveniente de la cadena alquílica, ya que en varios artículos se ha reportado el efecto benéfico del carbono sobre la actividad catalítica de este tipo de materiales. Los precursores fueron caracterizados mediante análisis termogravimétrico (TGA) para estudiar su descomposición térmica. Luego de su síntesis, los catalizadores fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y evaluados en la reacción de HDS de la molécula modelo dibenzotiofeno (DBT).